История создания двигателя внутреннего сгорания коротко: История создания двигателей внутреннего сгорания

Содержание

История создания двигателей внутреннего сгорания

История создания двигателей внутреннего сгорания

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.

Патент на конструкцию газового двигателя

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

Жан Этьен Ленуар

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.

Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто

В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.

В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».

На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша

[de]. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.

Поиски нового горючего

Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.

Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

Бензиновый двигатель

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.

Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.

Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.

В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.

См. также

Ссылки

Четырехтактный двигатель: принцип работы, основные отличия

Четырехтактный двигатель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания. Рабочий процесс всех цилиндров в этих агрегатах занимает 2 кругооборота коленчатого вала или четыре поршневых такта. С середины ХХ века 4 тактный двигатель — самый распространенный вид поршневых моторов.

Принцип работы и основная характеристика

Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:

  • цилиндр заполняется топливной смесью;
  • смесь сжимается;
  • топливная смесь воспламеняется;
  • газы расширяются и цилиндр очищается.

В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.

Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за два оборота коленвала или за четыре такта.

Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:

  1. За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
  2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
  3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
  4. Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.

История

Приблизительно в 1854—1857 годах итальянцами Феличче Матоци и Евгением Барсанти было создано устройство, которое по имеющимся сегодня сведениям было похоже на четырехтактный мотор. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году. Алфоном де Роше был запатентован двигатель такого типа.

Впервые пригодный к работе четырехтактный мотор создал немецкий инженер Николаус Отто. В его честь был назван четырехтактный цикл работы циклом Отто, а 4-тактный мотор, применяющий свечи зажигания, называют двигателем Отто.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин. Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.

Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара. Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством.

Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.

Конструкция агрегата

Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.

Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его. Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще, клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска.

У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.

Работа двигателя

Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.

Этапы работы :

  1. Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
  2. Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
  3. Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
  4. Выпуск. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. Вместе с этим открывается клапан выпуска, и выхлопные газы поступают в трубу. При прохождении клапаном мертвой точки, клапан впуска закрывается.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.

Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.

Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки. В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия: продувочное или впускное и выпускное. Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

  1. Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
  2. Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
  3. У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.

Смешивают бензин с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо. Производительность насоса зависит от того, как расположена ручка подачи «газа». Поступление масла тем больше, чем больше подается топливо. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1. Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.

Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.

История создания мотоцикла — Единый Транспортный Портал

6 мая 2017

Моторизованные двухколёсные транспортные средства стали появляться в 60-х годах XIX века. Паровые машины того времени уже были достаточно компактны для установки на двухколёсный транспорт. Однако из-за выбросов пара, золы, дыма, опасности взрыва котла, малой мощности и тяжести конструкции первые паровые машины не стали популярными. 

Изобретатели продолжали поиски бездымных и безожоговых двигателей. Так, американец Д. Лайб в 1893 году построил велосипед с пружинным двигателем. Энергии, накопленной заведенной пружиной, хватало, чтобы проехать 700 м со средней скоростью 48 км /ч. 

Первый прообраз современного мотоцикла был продемонстрирован Готтлибом Даймлером в ноябре 1885 года в Германии. Деревянная машина весом 70 кг развивала скорость 12 км/ч. 

Испытав изобретение Даймлера его друг Вильгельм Майбах воскликнул: «Я вас поздравляю, Готлиб! Это не машина, а костедробилка!»

Изобретатель и не думал, что стал создателем культового транспортного средства: конструкция появилась для испытаний разработанного им двигателя внутреннего сгорания.

Сам Даймлер назвал изобретение «Повозкой для верховой езды с керосиновым двигателем». Интересно, что первый мотоцикл появился на год раньше автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Интересно, что «повозка» была лишь условно двухколесной: с обеих ее сторон располагалось по вспомогательному колесу. Сами же колеса на металлических ободах и деревянными спицами были взяты у обычной телеги.

Серийное производство мотоциклов впервые запустила компания «Hildebrand & Wolfmüller» в 1894 году в Мюнхене. Транспортное средство с двухцилиндровым мотором развивало скорость 45км/ч и весило 50кг. Из-за особенностей конструкции, машина двигалась рывками, что делало поездки некомфортными. 

Первый полноценный двухколёсный мотоцикл с двигателем, расположенным в центре специально сконструированной рамы, создан в 1901 году выходцами из России братьями Евгением и Михаилом Вернером во Франции.

Для воспламенения горючего служила калильная трубка, которую перед пуском мотора разогревали докрасна. Сцепление и коробка передач отсутствовали, конструкция приводилась в действие обычными велосипедными педалями.

Конструкция Вернеров оказалась удачной и копировалась во всем мире. Они же впервые и назвали свою машину Motobicyclette.

Во время Первой мировой войны мотоцикл был принят на вооружение многими странами и зарекомендовал себя как скоростное средство связи и разведки.

Ещё до войны распространение получили дорогие тяжёлые мотоциклы с многоцилиндровыми двигателями и боковыми колясками. Но в 20-х годах с началом массовой автомобилизации в развитых странах, спрос на мотоциклы стал падать. Это усилило специализацию конструкций мотоциклов.

Широкое распространение получили скоростные мотоциклы для дорожно-кольцевых гонок, внедорожные эндуро» и «триал» для ралли. В конце 1960-х созданы трёхколёсные внедорожные мотоциклы, а в 1980-х квадроциклы.

Мотоциклы «триал» и «эндуро»

В Америке большой популярностью пользовались мотоциклы типа чоппер, отличающиеся низкой вертикальной посадкой и передней вилкой с большим вылетом для длинных поездок.

Создавались и специальные мотоциклы для полиции. Многие из них были весьма востребованы в своё время, например, Indian с начала XX века по 1953 год или Kawasaki с 1975 по 2005-й. 

Первый полицейский мотоцикл был закуплен для нужд нью-йоркского департамента полиции в 1907 году, а в качестве официального мотопатруля мотоциклы стали использовать в Калифорнии с 1911 года. 

Впервые «моторы», как их тогда называли, появились в России в 1891 году. Их приобретали состоятельные люди, которые могли купить за границей мотоцикл и экипировку для спорта и путешествий. 

Первым отечественным мотоциклом стал «мотоциклет» «Россiя», выпущенный в 1899 году на велосипедном заводе в Риге.

Мотоциклетки еще одного российского завода «Мото-Ревю» Дукс выпускались до 1915 года с ежегодным обновлением моделей. Одним из первых заказчиков этих мотоциклов стало Военное Ведомство Российской Империи.

В начале 1930-х налаживается серийное производство мотоциклов, однако массовый спрос на мотоциклы появляется в послевоенное время. Интерес к мотоциклам не остывал долгие годы. Одной из причин их популярности стала высокая цена на автомобили. А другой, возможно, стал образ советского милиционера на мотоцикле «Урал М-72».

История мотоциклов в СССР с конца 30-х годов и до 1964 года была историей военного мотоцикла. Мотоциклами были оснащены практически все подразделения столичной милиции. Массово пересаживать советскую милицию на патрульные автомобили стали только в 70-х годах.

Интересно, что некоторое время мотоциклы «Урал» не продавали советским гражданам. Даже после снятия запрета владелец «Урала» был обязан встать на воинский учет, а Госавтоинспекция запрещала эксплуатировать мотоцикл без коляски.

Правоохранительные органы остро нуждались в мобильном транспорте при проведении оперативно-следственных мероприятий. Первыми мотоциклами милиции стали легендарные Касики — «К750». 

В 30–50-х годах советские милиционеры ездили также и на Harley-Davidson 1200 с коляской, после войны им на смену пришла модель WLA 42.

В 50х-60х годах милиция преимущественно передвигалась на мотоциклах с коляской. Лёгкий и манёвренный М-62 был самым популярным мотоциклом среди советских милиционеров.

В конце 60-х годов для советской правоохранительной системы была разработана небольшая специальная серия мотоциклов «Урал М-100» со специальным оборудованием. Машины выпускались в сине-жёлтом цвете и специально оборудовались сиреной, приспособлениями для установки приборов ГАИ, дугами безопасности, сигнальными фарами.

Сейчас в российской полиции также используются мотоциклы. Первый мотобатальон полиции был создан в Москве. В 2011 году для его комплектации были поставлены мотоциклы BMW F 650 GS. В 2014 году парк этого подразделения полиции пополнился 60 BMW R 1200 RT в специальной полицейской версии. Мотоциклы также используются ГИБДД для патрулирования улиц. 

О мотопараде, который состоится 6 мая, можно прочитать здесь. 

Новости по теме

22 апреля

7 апреля

АВТОКЛИНИКА | Краткая история двигателя внутреннего сгорания Pt 2

В двигателях V8 многих европейских суперкаров, в частности Ferrari, используется плоский коленчатый вал. Они производят совершенно другой звук. Двумя типами двигателей, корни которых уходят еще до Второй мировой войны, были двухтактный двигатель (используемый DKW) и четырехцилиндровый оппозитный двигатель с воздушным охлаждением, который приводил в действие каждый из 21,5 миллионов автомобилей VW Beetle, произведенных на заводе. с 1938 по 2003 год. Двухтактный двигатель, который когда-то использовался на многих мотоциклах, отличался большой простотой и компактностью в сочетании с полезным выходным крутящим моментом.Каждый ход поршня вниз является рабочим ходом, поэтому эмблема 3=6 отображалась на автомобилях с 3-цилиндровыми двигателями DKW в 50-х годах.

Несмотря на это, он потерял популярность для автомобилей, хотя огромные двухтактные дизельные двигатели все еще используются на кораблях и дизель-электрических железнодорожных локомотивах, где принудительная продувка может преодолеть ахиллесову пяту двухтактных двигателей. С другой стороны, он также популярен в таких вещах, как подвесные моторы и бензопилы, где его малый вес и возможность работать в любом положении, даже в перевернутом положении, являются преимуществом.

Что касается оппозитного двигателя, то энтузиазм в отношении этого типа двигателя угас с тех пор, как даже могущественный GM устанавливал оппозитный шестицилиндровый двигатель с воздушным охлаждением в кузове своего злополучного Chev Corvair. Только мотоциклы Subaru, Porsche и (некоторые) BMW остались верны горизонтально-оппозитной компоновке.

Воздушное охлаждение оказалось еще одним тупиком на пути эволюции двигателей. В 1990-х годах и в первом десятилетии 21 века двигатели V6 приобрели популярность из-за их меньшей длины, которая могла поместиться в сокращающиеся моторные отсеки.

Поскольку нормы выбросов и цены на топливо подтолкнули автопроизводителей к сокращению габаритов, мы недавно стали свидетелями перехода на небольшие 3-цилиндровые рядные двигатели для компактных автомобилей. У 3-цилиндрового двигателя есть множество предполагаемых преимуществ: он легче, дешевле в сборке (хотя мы не видим снижения цен на автомобили), он более компактен (но место в моторном отсеке по-прежнему является проблемой), он требует меньше обслуживания. (на одну свечу зажигания меньше!), это дает лучшую экономию топлива (как мы увидим, это зависит от обстоятельств). К сожалению, у 3-цилиндрового двигателя есть и недостатки.

Тройки производят неприятные вибрации, поэтому в большинстве современных есть уравновешивающий вал. Их события зажигания происходят каждые 240 градусов вращения коленчатого вала, а затем производят рабочий ход для следующих 180 градусов. Таким образом, рабочие штрихи не только не перекрываются, но и перемежаются «мертвыми» промежутками. Это трудно сгладить. Тяжелый маховик поглощает часть рывков, но двигатель неизбежно теряет крутящий момент на низких оборотах. Турбокомпрессор должен прийти на помощь, но если использовать его неразумно, расход топлива возрастает.

Исковеркать старую поговорку, разве это не тот случай, когда на качелях теряется то, что приобретается на каруселях?

Долговечность двигателя внутреннего сгорания — Блог нефтегазового юриста — 17 февраля 2014 г.

В последних главах The Quest Даниэль Ергин резюмирует историю двигателя внутреннего сгорания. Он начинает с рассказа о встрече Генри Форда и Томаса Эдисона на съезде в августе 1896 года, на котором они сидели вместе. Форд только что построил свой первый квадрицикл с бензиновым двигателем.Он набросал свой дизайн Эдисону. Эдисон сказал ему, что проблема с электромобилями заключается в том, что они «должны находиться рядом с электростанцией». Эдисон посоветовал Форду остановиться на двигателе внутреннего сгорания.

Николаус Отто изобрел двигатель внутреннего сгорания. Его двигатель с циклом Отто, разработанный в 1876 году, до сих пор узнаваем в наших двигателях: клапаны, коленчатый вал, свечи зажигания и единственный цилиндр. Отто объединился с Карлом Бенцем для производства автомобилей, и Готлиб Даймлер был в тесной конкуренции.(В двадцатом веке две компании объединились, хотя Бенц и Даймлер никогда не встречались друг с другом.) К 1890-м годам Даймлер продавал свои автомобили в Америке.

Германия соревновалась с Францией — с французскими инженерами Арманом Пежо и Луи Рено — за первенство в разработке автомобиля. Первоначально Великобритания осталась позади, потому что ее железнодорожная отрасль, опасаясь конкуренции, заставила парламент принять законы о красном флаге, которые ограничивали «дорожные локомотивы» до четырех миль в час в сельской местности и двух миль в час в городах, а также требовали, чтобы человек перевозил красный флаг, чтобы идти перед дорожными транспортными средствами, буксирующими несколько вагонов.

На рубеже прошлого века двигатель внутреннего сгорания значительно отставал от других технологий, включая пар и электричество, в автомобильной промышленности. В 1900 году большинство из 2370 автомобилей в Нью-Йорке, Бостоне и Чикаго были либо сборными, такими как Stanley Steamer, либо электрическими. Но электрики столкнулись с проблемой автономной работы — так же, как и сегодня. Эдисон работал над улучшением батарей, но в 1908 году Форд представил свой первый Motel T по цене всего 825 долларов. Через несколько лет Форд запустил сборочную линию, а остальное, как говорится, уже история.К 1910 году гонка между электричеством и бензином закончилась.

Автомобиль также спас нефтяную промышленность. Пока американцы не полюбили свои машины, бензин в основном был побочным продуктом процесса очистки, в результате которого производился керосин для освещения. Как раз тогда, когда электричество означало конец керосиновой лампы, автомобиль спас положение, открыв новый рынок для нефтяной промышленности. Первая АЗС, или «станция для автомобилистов», открылась в Сент-Луисе в 1907. К концу 20-х гг. насчитывалось сотни тысяч АЗС.Американцы вышли на дороги.

Двигатель внутреннего сгорания доминировал в транспортной отрасли, потому что, как говорит Ергин, «оказалось, что бензин является очень эффективным энергетическим пакетом, когда его заливают в двигатель внутреннего сгорания». Десять галлонов этого вещества могли перевезти 2000 фунтов на 100 или даже 200 миль.

Чтобы понять силу бензина, необходимо немного базовой химии. (Очень мало – я как юрист тут на грани.)

Бензин состоит из различных смесей углеводородов.Углеводороды – это молекулы, содержащие атомы углерода и водорода. Упрощенная молекула углеводорода — это метан (природный газ, который вы сжигаете в своей печи), который содержит одну молекулу углерода и четыре молекулы водорода — Ch5. Этан, также газ, содержит два атома углерода и шесть атомов водорода — C2H6. Пропан содержит три атома углерода и восемь атомов водорода – C3H8. Бутан содержит четыре атома углерода и десять атомов водорода – C4h20. Метан, этан, пропан и бутан являются газами при атмосферном давлении.Но по мере того, как углеводородная цепь становится длиннее, эти газы легче сжимать в жидкость. Бутан и пропан продаются галлонами под давлением. Метану требуется гораздо более высокое давление для конденсации в жидкость, что технологически затрудняет его использование в качестве транспортного топлива.

Пентаны, гексаны, гептаны и октаны представляют собой углеводороды с пятью, шестью, семью и восемью атомами углерода. Эти углеводороды имеют тенденцию быть жидкими при атмосферных температурах и давлениях. Они входят в состав бензина.

При воспламенении углеводородов в результате химической реакции образуется углекислый газ, вода и энергия. Формула сжигания метана: CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O . Молекула метана реагирует с двумя молекулами кислорода с образованием молекулы углекислого газа и двух молекул воды. В процессе высвобождается энергия. Та же основная химия возникает при сгорании бензина в двигателе внутреннего сгорания.

Конкурирующие технологии, пытающиеся добиться экономии топлива на транспорте — электрические, гибридные, водородные, биотопливо, природный газ — все с трудом могут сравниться по эффективности и удобству с двигателем внутреннего сгорания из-за высокой энергоемкости и удобства бензина.Несмотря на огромные инвестиции и стимулы со стороны автомобильной промышленности и правительств, четкой альтернативы бензину пока не появилось. Но Ергин считает, что доминирование бензина скоро может ослабнуть:

Так или иначе, почти полное господство нефти над транспортом будет либо сведено на нет, либо еще более резко сокращено. …

Почти наверняка можно сказать, что сегодняшняя транспортная система значительно изменится в ближайшие десятилетия. Энергоэффективность и снижение выбросов по-прежнему будут оставаться главными задачами.Если проблемы стоимости, сложности и масштаба удастся решить, батарея начнет вытеснять нефть в качестве движущей силы для некоторых автомобильных перевозок в мире. А вот двигатель внутреннего сгорания вряд ли будет легко отодвинуть в сторону. Новое соперничество может быть на какое-то время менее решающим, чем когда Генри Форд использовал свою модель T, чтобы добиться победы двигателя внутреннего сгорания над электромобилем.

Но гонка определенно началась. Результат во многом определит наш энергетический мир на ближайшие десятилетия с точки зрения того, откуда мы получаем энергию, как мы ее используем и кто окажется в выигрыше.Но еще слишком рано для кого-либо брать круг почета.

 

 

 

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы — Двигатели цикла Отто (обновлено 22.04.12)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

d) Стандартный воздушный цикл Отто (искровое зажигание) Двигатель

Воздух Стандартный цикл Отто — идеальный цикл для искрового зажигания (SI) двигатели внутреннего сгорания, впервые предложенные Николауса Отто более 130 лет назад и который в настоящее время используется наиболее автотранспорт.Следующая ссылка на Kruse Технологическое партнерство представляет описание четырехтактного двигателя Цикл Отто операция включая короткий История Николауса Отто. И снова у нас отличные анимации производства Мэтт Keveney представляет как четырехтактный , так и . и двухтактный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием операция

Анализ цикла Отто очень похож на цикл Дизеля, который мы проанализировали в предыдущем раздел .Мы будем использовать идеал «стандартное» предположение в нашем анализе. Таким образом, рабочая жидкость – это фиксированная масса воздуха, совершающая полный цикл, т. везде рассматривается как идеальный газ. Все процессы идеальны, горение заменяется подводом тепла к воздуху, а выхлоп заменен процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в начальное состояние.

Самая существенная разница между идеальным Цикл Отто и идеальный цикл Дизеля — это метод зажигания топливно-воздушная смесь.Напомним, что в идеальном дизельном цикле чрезвычайно высокая степень сжатия (около 18:1) позволяет воздуху достигать температура воспламенения топлива. Затем топливо впрыскивается таким образом, что процесс воспламенения происходит при постоянном давлении. В идеальном Отто цикл топливно-воздушная смесь вводится во время такта впуска и сжаты до гораздо более низкой степени сжатия (около 8:1) и затем воспламеняется от искры. Горение приводит к резкому скачку давление, в то время как объем остается практически постоянным. продолжение цикла, включая расширение и выхлоп процессы практически идентичны процессам идеального дизельного топлива. цикл. Мы считаем удобным развивать подход к анализу идеальный цикл Отто через следующую решенную задачу:

Решенная проблема 3.7 Ан идеальный воздушный стандартный двигатель цикла Отто имеет степень сжатия 8. При начало процесса сжатия, рабочее тело при 100 кПа, 27°С (300 К) и 800 кДж/кг тепла подводится во время процесс подвода тепла с постоянным объемом.Аккуратно нарисуйте давление-объем [ P-v ] диаграмму для этого цикла и используя значения удельной теплоемкости воздуха при типичная средняя температура цикла 900K определить:

  • а) температура и давление воздуха в конце каждого процесса

  • б) сеть выход/цикл [кДж/кг] и

  • c) тепловой КПД [η th ] этого цикла двигателя.

Подход к решению:

Первый шаг — начертить диаграмму P-v полный цикл, включая всю необходимую информацию.Мы замечаем что ни объем, ни масса не были предоставлены, поэтому диаграмма и решение будет в терминах конкретных величин.

Будем считать, что топливно-воздушная смесь представлена чистый воздух. Соответствующие уравнения состояния, внутренней энергии и адиабатический процесс для воздуха:

Напомним из предыдущего раздела, что номинал Значения удельной теплоемкости, использованные для воздуха при 300 К, равны С v = 0,717 кДж/кг·К, а k = 1,4. Однако все они функции температуры, а при чрезвычайно высокой температуре диапазон, испытанный в двигателях внутреннего сгорания, можно получить существенные ошибки.В этой задаче мы используем типичный средний цикл температура 900К взята из таблицы Удельная Теплоемкость воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы определить температуру и давление в конце каждого процесса, т.к. а также работу, выполненную и переданную теплоту в каждом процессе.

Обратите внимание, что давление P 4 (а также P 2 выше) также можно оценить из уравнения адиабатического процесса.Мы делаем это ниже для проверки достоверности, однако мы находим это более удобно использовать уравнение состояния идеального газа везде, где это возможно. Любой метод является удовлетворительным.

Мы продолжаем окончательный процесс определения тепло отклонено:

 

Обратите внимание, что мы применили уравнение энергии к все четыре процесса, позволяющие нам использовать два альтернативных способа оценки «чистая производительность за цикл» и тепловой КПД, следующим образом:

Обратите внимание, что при использовании постоянной удельной теплоемкости свыше цикла мы можем определить тепловой КПД непосредственно из отношение удельных теплоемкостей k по следующей формуле:


где r — степень сжатия

Быстрый тест: Использование тепла и уравнения работы энергии, полученные выше, выведите это соотношение

Задача 3.8 Это является расширением решаемой задачи 3.7, в котором мы хотим использовать во всех четырех процессах номинальная стандартная удельная теплоемкость значения емкости для воздуха при 300К. Используя значения C v = 0,717 кДж/кг·К и k = 1,4, определить:

  • а) температура и давление воздуха в конце каждого процесса [P 2 = 1838 кПа, Т 2 = 689К, Т 3 = 1805К, Р 3 = 4815 кПа, P 4 = 262 кПа, Т 4 = 786К]

  • б) сеть выход/цикл [451.5 кДж/кг] и

  • c) тепловой КПД этого цикла двигателя. [η й = 56%]

____________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 США Лицензия

История двигателя внутреннего сгорания вики

Видеомонтаж двигателей Отто, работающих на воссоединении паровых молотилок Западной Миннесоты (WMSTR) в Роллаге, Миннесота.(видео 2 мин 16 с, 320 x 240, 340 кбит/с)

Различные ученые и инженеры внесли свой вклад в разработку двигателей внутреннего сгорания. В 1791 году английский изобретатель Джон Барбер запатентовал газовую турбину. В 1794 году Томас Мид запатентовал газовый двигатель. Также в 1794 году Роберт Стрит запатентовал двигатель внутреннего сгорания, который также первым использовал жидкое топливо (нефть) и примерно в то же время построил двигатель. В 1798 году Джон Стивенс сконструировал первый американский двигатель внутреннего сгорания. В 1807 году французские инженеры Нисефор (который впоследствии изобрел фотографию) и Клод Ньепс запустили прототип двигателя внутреннего сгорания с контролируемым взрывом пыли, пиролофор.Этот двигатель приводил в движение лодку на реке Сона во Франции. В том же году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил и запатентовал двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде и кислороде. Топливо хранилось в баллоне, а искра поджигалась с помощью ручного курка. Приспособленный к грубому четырехколесному фургону, Франсуа Исаак де Рива впервые проехал на нем 100 метров в 1813 году, тем самым войдя в историю как первое известное автомобильное транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания в США.С.; один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу с 1830 по 1836 год. Он также продемонстрировал лодку, использующую его двигатель, на Темзе в 1827 году и экипаж с двигателем в 1828 году. Отец Эудженио Барсанти, итальянский инженер, вместе с Феличе Маттеуччи. Флорентийцы изобрели первый настоящий двигатель внутреннего сгорания в 1853 году. Их патентная заявка была удовлетворена в Лондоне 12 июня 1854 года и опубликована в лондонском Morning Journal под заголовком «Спецификация Юджина Барсанти и Феликса Маттеуччи, получение движущей силы путем взрыва Газы».В 1860 году бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуар изобрел газовый двигатель внутреннего сгорания. В 1864 году Николаус Отто запатентовал первый атмосферный газовый двигатель. В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе. В 1876 году Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом. В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель. В 1892 году Рудольф Дизель разработал первый двигатель с воспламенением от сжатия со сжатым зарядом.В 1926 году Роберт Годдард запустил первую ракету на жидком топливе. В 1939 году Heinkel He 178 стал первым в мире реактивным самолетом. В 1954 году немецкий инженер Феликс Ванкель запатентовал «беспоршневой» двигатель с эксцентриковым ротором.

До 1860 г.

Ранние двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования, аналогичного этим моделям.
  • До 350 г. до н.э.: жители Юго-Восточной Азии изобрели пожарный поршень, первое устройство, использующее воспламенение от сжатия, которое в конечном итоге вдохновило Рудольфа Дизеля на изобретение одноименного двигателя. [1] [2]
  • 202 г. до н.э. – 220 г. н.э.: Первые рукоятки с ручным приводом появились в Китае во времена династии Хань. [3]
  • 3 век н.э.: Свидетельства кривошипно-шатунного механизма относятся к лесопилке Иераполиса в Малой Азии Византии, тогда входившей в состав Римской империи.
  • 6 век: несколько лесопилок используют кривошипно-шатунный механизм в Малой Азии и Сирии, которые тогда были частью Византийской империи.
  • 9 век: рукоятка появляется в середине 9 века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . [4]
  • 1206: Аль-Джазари изобрел ранний коленчатый вал, [5] [6] , который он включил в свой двухцилиндровый насос с кривошипно-шатунным механизмом. Подобно современному коленчатому валу, механизм Аль-Джазари состоял из колеса, приводящего в движение несколько шатунных шатунов, при этом колесо двигалось по кругу, а шатуны двигались вперед и назад по прямой линии. [5] Коленчатый вал, описанный аль-Джазари [5] [6] , преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение.
  • 13 век: Ракетный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, был разработан китайцами, монголами и арабами. [7]
  • 17 век: эксперименты Сэмюэля Морланда с использованием пороха для привода водяных насосов.
  • 17 век: Христиан Гюйгенс разрабатывает порох для привода водяных насосов, который поставляет 3000 кубометров воды в день для садов Версальского дворца, по сути создав первую идею элементарного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
  • 1780-е годы: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет [8] , в котором электрическая искра взрывала смесь воздуха и водорода, выбивая пробку из конца пистолета.
  • 1791: Джон Барбер получает британский патент № 1833 на «Метод подъема горючего воздуха для создания движения и облегчения металлургических операций ». В ней он описывает турбину.
  • 1794: Роберт Стрит построил двигатель без сжатия. Он также был первым, кто использовал жидкое топливо в двигателе внутреннего сгорания. [9]
  • 1794: Томас Мид патентует газовый двигатель. [10]
  • 1798: Джон Стивенс строит первый двигатель внутреннего сгорания двойного действия с коленчатым валом.
  • 1801: Филипп ЛеБон Д’Хамберштейн предлагает использовать компрессию в двухтактном двигателе.
  • 1807: Нисефор Ньепс установил свой двигатель внутреннего сгорания Pyréolophore, работающий на мхе, угольной пыли и смоле, на лодке и запустил реку Сона во Франции. Патент был впоследствии выдан императором Наполеоном Бонапартом 20 июля 1807 года.
  • 1807: Швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси водорода и кислорода и воспламеняющийся от электрической искры.(См. 1780-е: Алессандро Вольта выше.) [11]
  • 1823: Сэмюэл Браун запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания, газовакуумный двигатель. В конструкции использовалось атмосферное давление, и она была продемонстрирована в повозке и лодке, а в 1830 году в коммерческих целях для перекачки воды на верхний уровень Кройдонского канала.
  • 1824: Французский физик Сади Карно создал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей.
  • 1826 1 апреля: Американец Сэмюэл Мори получил патент на бескомпрессорный «газовый или паровой двигатель». [12] Это также первый зарегистрированный образец карбюратора.
  • 1833: Лемюэль Веллман Райт, патент Великобритании №. 6525, газовый двигатель настольного типа. Газовый двигатель двойного действия, первая запись цилиндра с водяной рубашкой. [13]
  • 1838: Уильяму Барнетту был выдан патент, патент Великобритании №. 7615 г., апрель 1838 г. По словам Дугальда Клерка, это было первое зарегистрированное использование сжатия в цилиндре. [14]
  • 1853–1857: Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи изобрели и запатентовали двигатель Барсанти-Маттеуччи, двигатель внутреннего сгорания, использующий принцип свободного поршня в атмосферном двухтактном двигателе. [15] [16]
  • 1856: во Флоренции по адресу Fonderia del Pignone (теперь Nuovo Pignone, позже дочерняя компания General Electric) Пьетро Бенини создал рабочий прототип итальянского двигателя мощностью 5 л.с. В последующие годы он разработал более мощные двигатели — с одним или двумя поршнями, которые служили постоянными источниками энергии, заменив паровые машины.
  • 1857: Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи описывают принципы работы двигателя со свободным поршнем, в котором вакуум после взрыва позволяет атмосферному давлению обеспечивать рабочий ход (британский патент №1625 г.). [16]

1860–1920

Двигатель Отто-Лангена, 1860-е гг. Этот двигатель «атмосферный», то есть в нем нет компрессии. Двухтактный двигатель сэра Дугальда Клерка 1879 года. Этот двигатель внутреннего сгорания был неотъемлемой частью патента на первый запатентованный автомобиль, сделанный Карлом Бенцем 29 января 1886 года.
  • 1860: Жан Жозеф Этьен Ленуар изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, и подал заявку на патент под названием Moteur à air dilaté par сгорания des gaz .Его двигатель по внешнему виду похож на горизонтальную паровую машину двойного действия с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ фактически заменял пар. Предположительно, несколько таких двигателей были построены и использовались в коммерческих целях в Париже. [17] Фридрих Засс считает двигатель Ленуара первым функциональным двигателем внутреннего сгорания. [18]
  • 1861: Николаус Отто приказал Майклу Джозефу Зонсу построить копию двигателя Ленуара для экспериментальных целей. [19] Позже в том же году Zons построил второй двигатель для Otto, четырехцилиндровый, двухтактный агрегат. [20]
  • 1861: Альфонс Бо де Роша изобрел четырехтактный принцип работы. Он опубликовал эссе под названием Nouvelles recherches sur les Conditions pratiques de l’utilisation de la chaleur et en général de la force motrice. Avec application au chemin de fer et à la navigation и подал заявку на патент. Патент был выдан во Франции, однако он состоит только из текста, но не содержит чертежей четырехтактного двигателя.В конечном итоге через два года патент был признан недействительным; ни одна копия не хранилась в архиве французского патентного ведомства. [21]
  • 1863: Отто разработал атмосферный газовый двигатель, который снова был построен Зонсом. [22] Отто пытался подать заявку на патент, но патент не был выдан в Пруссии. [23]
  • 1864: В Вене Зигфрид Маркус поставил атмосферный бензиновый двигатель на ручную тележку. Предположительно, он проехал 200 метров. [24]
  • 1864: Ойген Ланген присоединился к Отто и улучшил атмосферный газовый двигатель. [25]
  • 1865: Пьер Хьюгон начал производство двигателя Хьюгона, похожего на двигатель Ленуара, но с большей экономичностью и более надежным зажиганием пламени. [26]
  • 1867: Отто и Ланген представили свой двигатель со свободным поршнем на Парижской выставке в 1867 году и получили высшую награду. У него было менее половины расхода газа по сравнению с двигателями Ленуара или Хьюгона. [27]
  • 1868: Ойген Ланген и Николаус Отто получили патент на атмосферный газовый двигатель. [28]
  • 1872: В Америке Джордж Брайтон подал заявку на патент на Brayton’s Ready Motor . Он использовал сгорание при постоянном давлении и был первым коммерческим двигателем внутреннего сгорания, работающим на жидком топливе. В 1876 году он был запущен в производство. [29]
  • 1875: Николаус Отто, работая с Францем Рингсом, разработал первый функциональный четырехтактный двигатель со сжатым воздухом. В начале 1876 года он был испытан. Двигатель представлял собой одноцилиндровый агрегат рабочим объемом 6 л.1 дм 3 и мощностью 3 л.с. (2206 Вт) при 180 об/мин, с расходом топлива 0,95 м 3 /ПШ (1,29 м 3 /кВтч). [30] В 1876 году Вильгельм Майбах усовершенствовал двигатель, изменив конструкцию шатуна и поршня с тронка на крейцкопф (теперь придавая двигателю ход 400 мм, увеличив рабочий объем до 8,143 дм 3 ), чтобы он мог запустить в серийное производство. [31]
  • 1876: Отто подал заявку на патент на двигатель с послойным зарядом, который будет использовать четырехтактный принцип.Патент был выдан в 1876 году в Эльзасс-Лотрингене и преобразован в патент Германии в 1877 году (DRP 532, 4 августа 1877 года). [32]
  • 1878: Дугалд Клерк разработал первый двухтактный двигатель с компрессией в цилиндре. Он запатентовал его в Англии в 1881 году.
  • 1879: Карл Бенц, работая независимо, получил патент на свой надежный двухтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.
  • 1882: Джеймс Аткинсон изобрел циклический двигатель Аткинсона. Двигатель Аткинсона имел одну фазу мощности на оборот вместе с разными объемами впуска и расширения, что потенциально делало его более эффективным, чем цикл Отто, но, безусловно, избегало патента Отто.
  • 1884: Британский инженер Эдвард Батлер сконструировал первый бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Батлер изобрел свечу зажигания, магнето зажигания, катушку зажигания и карбюратор с распылителем, а также первым использовал слово «бензин». [33]
  • 1885: немецкий инженер Готлиб Даймлер получил немецкий патент на нагнетатель [34]
  • 1885/1886 Карл Бенц спроектировал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобиле, который был разработан в 1885 году, запатентован в 1886 году и стал первым серийным автомобилем.
  • 1887: Густав де Лаваль представляет сопло де Лаваля
  • 1889: Феликс Милле начинает разработку первого автомобиля с роторным двигателем.
  • 1891: Герберт Акройд Стюарт построил свой масляный двигатель, сдав права на его строительство Хорнсби из Англии.
  • 1892: Рудольф Дизель разработал первый двигатель с воспламенением от сжатия. [35]
  • 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на свой дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.
  • 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально-оппозитный двигатель или плоский двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом уравновешивая друг друга по импульсу.
  • 1897: Роберт Бош первым приспособил зажигание от магнето к автомобильному двигателю.
  • 1898: Фэй Оливер Фарвелл разрабатывает прототип линейки автомобилей Adams-Farwell, все из которых должны быть оснащены трех- или пятицилиндровыми роторными двигателями внутреннего сгорания.
  • 1900: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель на Всемирной выставке 1900 года , использующий топливо из арахисового масла (см. Биодизель). [36]
  • 1900: Вильгельм Майбах разработал двигатель, построенный в Daimler Motoren Gesellschaft, в соответствии со спецификациями Эмиля Еллинека, который потребовал, чтобы двигатель был назван Daimler-Mercedes в честь его дочери. В 1902 году автомобили с этим двигателем были запущены в производство фирмой DMG. [37] [38]
  • 1902: Французский инженер Леон Левавассер изобретает конфигурацию двигателя внутреннего сгорания V8, первоначально использовав ее для движения в авиации и катерах.
  • 1903: Константин Циолковский начинает серию теоретических статей, посвященных использованию ракетной техники для выхода в открытый космос. Важным пунктом в его работе являются ракеты на жидком топливе.
  • 1903: Эгидиус Эллинг строит газовую турбину с центробежным компрессором, работающим от собственного источника энергии. По большинству определений это первая работающая газовая турбина.
  • 1905: Альфред Буки патентует турбокомпрессор и начинает производство первых образцов.
  • 1903–1906: Группа Арменго и Лемале во Франции строит законченный газотурбинный двигатель.В нем используются три отдельных компрессора, приводимых в движение одной турбиной. Ограничения по температуре турбины допускают степень сжатия только 3: 1, а турбина основана не на «вентиляторе» типа Парсонса, а на колесе Пелтона. Двигатель настолько неэффективен при тепловом КПД около 3%, что работа прекращена.
  • 1908: Изобретатель из Новой Зеландии Эрнест Годвард начал бизнес по производству мотоциклов в Инверкаргилле и оснастил импортные мотоциклы своим изобретением – экономайзером бензина. Его экономисты работали с автомобилями так же хорошо, как и с мотоциклами.
  • 1908: Ганс Хольцварт начинает работу над обширными исследованиями газовой турбины с «взрывным циклом», [39] , основанной на цикле Отто. Эта конструкция сжигает топливо при постоянном объеме и несколько более эффективна. К 1927 году, когда работы закончились, он достиг примерно 13% теплового КПД.
  • 1908: Братья Сеген (Огюстен, Лоран и Луи) проектируют первый роторный двигатель, специально предназначенный для движения самолетов — французский семицилиндровый Gnome Omega, прототип которого был создан в 1908 году и запущен в производство. [40]
  • 1908: Рене Лорин запатентовал конструкцию прямоточного воздушно-реактивного двигателя.
  • 1916: Огюст Рато предлагает использовать компрессоры с приводом от выхлопных газов для улучшения высотных характеристик, первый пример турбокомпрессора.

1920–1980

  • 1920: Уильям Джозеф Стерн сообщает Королевским военно-воздушным силам, что у газотурбинного двигателя нет будущего в авиации. Он основывает свой аргумент на крайне низкой эффективности существующих конструкций компрессоров. Благодаря выдающемуся положению Штерна его статья оказывается настолько убедительной, что официальный интерес к газотурбинным двигателям практически отсутствует, хотя и ненадолго.
  • 1921: Максим Гийом патентует осевой газотурбинный двигатель. Он использует несколько ступеней как в компрессоре, так и в турбине в сочетании с одной очень большой камерой сгорания.
  • 1923: Эдгар Бэкингем из Национального бюро стандартов США публикует отчет о реактивных самолетах, придя к тому же выводу, что и У. Дж. Стерн, — что газотурбинный двигатель недостаточно эффективен. В частности, он отмечает, что реактивный самолет будет потреблять в пять раз больше топлива, чем поршневой двигатель. [41]
  • 1925: Двигатель Хессельмана, представленный шведским инженером Йонасом Хессельманом, представляет собой первое использование прямого впрыска бензина в двигателе с искровым зажиганием. [42] [43]
  • 1925: Вильгельм Папе запатентовал конструкцию двигателя постоянного объема.
  • 1926: Алан Арнольд Гриффит публикует свою новаторскую статью «Аэродинамическая теория проектирования турбин» , изменяющую низкое доверие к реактивным двигателям. Гриффит демонстрирует, что существующие компрессоры «застревают на лету» и что можно добиться значительных улучшений, изменив конструкцию лопаток с плоского профиля на аэродинамический профиль; он продолжает математически демонстрировать, что практический двигатель определенно возможен, и показывает, как построить турбовинтовой двигатель.
  • 1926: Роберт Годдард запускает первую ракету на жидком топливе.
  • 1927: Аурел Стодола публикует свой «Паровые и газовые турбины» — основной справочник инженеров реактивных двигателей в США.
  • 1927: Испытательный стенд одновального турбокомпрессора на основе конструкции лопаток Гриффита проходит испытания в Королевском авиастроительном учреждении.
  • 1929: Опубликована диссертация Фрэнка Уиттла о реактивных двигателях.
  • 1930: Шмидт патентует импульсно-реактивный двигатель в Германии.
  • 1935: Автогаз начинает использоваться в Германии.
  • 1935: Ганс фон Охайн создает чертежи турбореактивного двигателя и убеждает Эрнста Хейнкеля разработать рабочую модель. Вместе с единственным механиком фон Охайн разрабатывает первый в мире турбореактивный двигатель на испытательном стенде.
  • 1936: Французский инженер Рене Ледюк, независимо заново открывший конструкцию Рене Лорена, успешно демонстрирует первый в мире действующий прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
  • 1937: Первый успешный запуск газовой турбины сэра Фрэнка Уиттла для реактивного движения.
  • Март 1937: Экспериментальный центробежный реактивный двигатель Heinkel HeS 1, работающий на водороде, проходит испытания в Хирте.
  • 27 августа 1939 года: полет первого в мире самолета с турбореактивным двигателем. Прототип пионерского турбореактивного самолета Heinkel He 178 V1 Ганса фон Охайна совершает свой первый полет с двигателем He S 3 von Ohain.
  • 15 мая 1941 года: Gloster E.28/39 становится первым британским реактивным самолетом, совершившим полет с турбореактивным двигателем Power Jets W.1, разработанным Фрэнком Уиттлом и другими.
  • 1942: Макс Бентеле обнаруживает в Германии, что лопасти турбины могут сломаться, если вибрации находятся в ее резонансном диапазоне, явление, уже известное в США по опыту паровых турбин.
  • 18 июля 1942 года: Мессершмитт Ме 262 совершил первый полет с реактивным двигателем.
  • 1946: Сэмюэл Бейлин разрабатывает двигатель Baylin Engine, трехтактный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. Грубый, но сложный пример будущего двигателя Ванкеля. [44]
  • 1951: Инженеры Техасской компании, т.е. теперь Chevron — разработать четырехтактный двигатель с топливной форсункой, в котором используется так называемый процесс сгорания Texaco. В отличие от обычных четырехтактных бензиновых двигателей, в которых для впуска воздушно-бензиновой смеси использовался отдельный клапан, Т.С.П. в двигателе используется впускной клапан со встроенным специальным кожухом, который подает воздух в цилиндр торнадо; затем топливо впрыскивается и воспламеняется свечой зажигания. Изобретатели утверждали, что их двигатель может сжигать практически любое топливо на нефтяной основе с любым октановым числом и даже некоторые виды топлива на основе спирта, например керосин, бензин, моторное масло, тракторное масло и др. — без предварительного детонации и полного сгорания впрыскиваемого в цилиндр топлива. Несмотря на то, что к 1950 году разработка продвинулась далеко вперед, нет никаких записей о T.С.П. двигатель используется в коммерческих целях. [45]
  • 1950-е годы: американские фирмы начинают разработку концепции двигателя со свободным поршнем — бескривошипного двигателя внутреннего сгорания. [46]
  • 1954: Феликс Ванкель создал первый рабочий прототип (DKM 54) двигателя Ванкеля.

С 1980 г. по настоящее время

Запуск двигателя

Ранние двигатели внутреннего сгорания запускались вручную. Позже были разработаны различные типы стартеров. К ним относятся:

Электростартеры теперь почти универсальны для малых и средних двигателей, а пневматические стартеры используются для больших двигателей.

Сравнение современных поршневых двигателей с историческими

Первые поршневые двигатели не имели сжатия, а работали на воздушно-топливной смеси, всасываемой или вдуваемой в первой части такта впуска. Наиболее существенным отличием современных двигателей внутреннего сгорания от ранних конструкций является использование сжатия топливного заряда перед сгоранием.

Проблема воспламенения топлива была решена в ранних двигателях с открытым пламенем и шиберной заслонкой.Чтобы получить более высокую скорость двигателя, Даймлер применил зажигание с горячей трубкой, которое позволяло сразу 600 об / мин в его двигателе с горизонтальным цилиндром 1883 года и очень скоро после более 900 об / мин. Большинство двигателей того времени не могли превышать 200 об/мин из-за их систем зажигания и впуска. [51]

Первый практический двигатель Ленуара работал на светильном газе (угольном газе). Только в 1883 году Даймлер создал двигатель, работающий на жидкой нефти, топливе под названием лигроин, который имеет химический состав гексана-N. «1883: Высокоскоростной двигатель с горячим зажиганием».

Дополнительная литература

Самолеты, поезда и автомобили: история транспорта

Самолеты, поезда и автомобили:

Раньше любого другого вида транспорта люди путешествовали пешком. Можете ли вы представить себе пешую прогулку из Нью-Йорка в Лос-Анджелес? К счастью, люди научились использовать животных, таких как ослы, лошади и верблюды, для транспортировки с 4000 г. до н.э. по 3000 г. до н.э.В 3500 г. до н.э. в Ираке было изобретено колесо, и первое колесо было сделано из дерева. Первоначально для водного транспорта использовалась конструкция, похожая на каноэ, которую строили путем сжигания бревен и выкапывания сгоревшего дерева. В 3100 году до нашей эры египтяне изобрели парусную лодку, а римляне построили дороги по всей Европе. Во время промышленной революции Джон Лаудон МакАдам построил первую современную автомагистраль.

В 17 и 18 веках было изобретено много новых видов транспорта, таких как велосипеды, поезда, автомобили, грузовики, самолеты и трамваи.В 1906 году был разработан первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Многие типы транспортных систем, таких как лодки, поезда, самолеты и автомобили, были основаны на двигателе внутреннего сгорания.

Тремя ведущими автомобильными компаниями США в 1920-х годах были General Motors, Chrysler и Ford. Кроме того, было произведено несколько стилей автомобилей, таких как двухдверные, маленькие, большие, спортивные автомобили и автомобили класса люкс. В настоящее время в последние модели автомобилей интегрированы улучшенная стандартизация, автоматизированные системы и совместное использование платформ.Современная железнодорожная система использует дистанционное управление светофорами и движением транспорта, способным развивать скорость более 570 км/ч.

История самолетов

В 1902 году братья Райт первыми разработали устойчивый самолет с двигателем. Ранее в 1877 году Энрико Форланини разработал беспилотный вертолет с паровым двигателем. Позже были разработаны бомбардировщики, такие как Lancaster и B-29, а первым коммерческим реактивным самолетом управлял британский пилот De Havilland Comet.Сегодня коммерческие самолеты могут летать со скоростью 960 км/ч, перевозя людей с меньшими затратами и за меньшее время. В настоящее время в военных операциях используются беспилотные дистанционно управляемые летательные аппараты типа Global Hawk.

История поездов

Поезда — это связанные транспортные средства, движущиеся по рельсам. Они работают на паре, электричестве или дизельном топливе. Паровой двигатель в основном работает на угле, дровах или нефти. Первый паровой двигатель, который использовался в поездах, был представлен шотландским изобретателем Джеймсом Уаттом.Первый железнодорожный транспорт использовался для перевозки угля из шахт в реки.

Современная железнодорожная система была разработана в Англии в 1820 г., и ее развитие привело к появлению паровозов. В 1825 году открылись Стоктонская и Дарлингтонская железные дороги, а в 1863 году в Лондоне была впервые построена подземная железная дорога. В 1880 году появились электропоезда и трамваи. Сегодня большая часть паровозов заменена дизельными. Самые быстрые коммерческие поезда High Speed ​​Rail, использующие технологию магнитной левитации, могут развивать скорость до 431 км/ч.

История автомобилей

Автомобили на базе двигателя внутреннего сгорания были впервые запатентованы Жаном Ленуаром из Франции в 1860 году. Первый автомобиль с бензиновым двигателем был разработан Готлибом Даймлером и Карлом Бенцем в 1885 году. Современные автомобили были впервые разработаны в 1890-х годах в Германии и Франции. В 1891 году Уильям Моррисон представил в США автомобили с электрическим приводом, которые были усовершенствованием паровых двигателей.

В 1893 году Чарльз и Дж.Фрэнк Дуриа в Спрингфилде, штат Массачусетс, США. Это привело к развитию бензиновых и бензиновых автомобилей. Генри Форд представил модель T Ford в 1903 году, которая была успешно запущена. Массовое производство Model T по цене от 825 до 17 000 долларов началось в 1908 году. В 1923 году Альфред Слоан стал президентом General Motors. Под его руководством компания за это время выпустила множество новых моделей. Эти автомобили сделали транспорт более быстрым, доступным и гибким для людей.

Сегодня автомобильная промышленность производит более 70 миллионов автомобилей по всему миру, а быстрый рост цен на нефть и бензин привел к развитию различных экологически чистых автомобилей, таких как гибридные автомобили, автомобили с батарейным питанием, водородные автомобили и автомобили, работающие на альтернативные виды топлива.

Статья
Мэтта Робертсона

Мэтт является управляющим партнером Leland-West Insurance Brokers, Inc. Он начал работать в фирме, еще будучи студентом колледжа, еще в 1984 году.По словам Мэтта, его единственное оставшееся хобби — это автоспорт … потому что это все, что он может себе позволить («будет работать на шины»). Свяжитесь с ним по адресу [email protected]

Эволюция двигателя внутреннего сгорания

Люди производят автомобили уже более века, и почти у каждого под капотом стоит двигатель внутреннего сгорания. Вот уже 100 лет его принцип остается прежним: поступает воздух и топливо, в цилиндрах происходит взрыв, и сила толкает вас вперед.Но каждый год инженеры оттачивают двигатель внутреннего сгорания, чтобы он двигался быстрее и дальше, делая его более эффективным, чем прежде, и производя мощность, которую вы раньше видели только на суперкарах. Состояние двигателя внутреннего сгорания никогда бы не зашло так далеко без этих значительных скачков. Вот как мы дошли до этого момента.


1955

Впрыск топлива

До впрыска топлива подача бензина в камеру сгорания была неточным и привередливым процессом.Карбюраторы часто нуждались в очистке и ремонте, и на них влияли погодные условия, температура и высота над уровнем моря. Для сравнения, впрыск топлива был простым: он помогал двигателю работать более плавно, устойчиво на холостом ходу, работать более эффективно и устранял надоедливую рутинную регулировку воздушной заслонки каждый раз, когда вы ее запускали. Созданный на основе самолетов военного времени, он впервые попал в автомобили в 1955 году. В том же году Стирлинг Мосс и Денис Дженкинсон проехали на гоночном автомобиле Mercedes-Benz 300SLR изнурительную гонку Mille Miglia протяженностью 992 мили в Италии, выиграв с рекордом, который был никогда не ломался: 10 часов, 7 минут и 48 секунд.

Британский автогонщик Стирлинг Мосс на пути к победе в итальянской гонке Mille Miglia Race, установив новый рекорд.

KeystoneGetty Images

Дорожная версия Benz

стала не только первым серийным автомобилем с системой впрыска топлива, разработанной Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире. Два года спустя Chevrolet поставила на Corvette двигатель «Fuelie» с системой впрыска топлива Rochester Ramjet, которая смогла разогнать 300SL.Тем не менее, именно системы с электронным управлением Bosch нашли свое применение почти у каждого автопроизводителя в Европе, и к 80-м годам система впрыска топлива завоевала мир.


1962

Турбокомпрессор

Турбокомпрессор — одна из жемчужин усовершенствования двигателей. Турбина в форме улитки, нагнетающая больше воздуха в цилиндр, когда-то позволяла 12-цилиндровым истребителям времен Второй мировой войны взлетать выше, быстрее и дальше. Угадай, что? То же самое происходит и на земле.Когда в 1962 году дебютировал первый автомобиль с турбонаддувом, он не был найден под капотом легкого европейского малолитражного автомобиля, вашего BMW 2002 или Saab 99, а принадлежал мозговому тресту General Motors, полному денег и желающему опробовать новые технологии.

Предоставлено Хагерти

В то время для Oldsmobile Jetfire требовалось — почти с каждым заправленным баком бензина — добавлять «Turbo Rocket Fluid», остроумное название Jetsons для дистиллированной воды и метанола.GM отказалась от этой концепции в середине десятилетия. Но к концу 1970-х такие компании, как BMW, Saab и Porsche, взяли на себя мантию, доказали свою ценность в автоспорте, и теперь каждый автомобиль имеет турбокомпрессор. Почти.

Турбокомпрессор превратился из грязного трюка в вашем 930 Turbo в семейный долг в Mazda CX-9, чей 2,5-литровый двигатель был оснащен первой в своем роде системой Dynamic Pressure Turbo в 2016 году. Это принцип «большого пальца по садовому шлангу» в действии: суженный поток ускоряет выпуск выхлопных газов в турбину, улучшая реакцию на низких оборотах и ​​уменьшая турбо-задержку.Кроме того, с более строгими стандартами выбросов и эффективности, это необходимый компонент для выжимания мощности большого двигателя из самых маленьких и легких двигателей. И крутящий момент! Вам больше не нужно сбивать какие-либо «мессершмитты», чтобы почувствовать себя запихнутым в кресло.


1964

Роторный двигатель

Единственным двигателем, по-настоящему сломавшим шаблон — единственным, который был запущен в производство, — было роторное чудо инженера Феликса Ванкеля, треугольник внутри овала, вращающийся как демон.По самой своей конструкции роторный двигатель легче, менее сложен и имеет более высокие обороты, чем обычная поршневая коробка. Mazda и несуществующий немецкий производитель автомобилей NSU были первыми, кто подписал контракт; в 1964 году NSU Spider стал первым серийным автомобилем с Ванкелем.

Mazda, однако, была единственной компанией, которая действительно работала с ним — первой Mazda с роторным двигателем была Cosmo 1967 года, предок длинной линейки спортивных автомобилей, седанов и даже пикапа, вплоть до последний RX-8 сошел с конвейера в 2012 году.Концепт RX-Vision 2016 года, представленный на Токийском автосалоне в 2015 году, подтвердил непристойные слухи о том, что группа преданных своему делу инженеров, которым нечего терять, все еще разрабатывает следующий великий роторный двигатель где-то на заводе в Хиросиме.

Вверху слева: Mazda Cosmo Sport 110S 1967 года выпуска; справа и слева внизу: роторный двигатель Mazda RENESIS

Предоставлено Мазда


1981

Деактивация цилиндра

Идея проста.Чем меньше цилиндров работает, тем лучше пробег. Как превратить V8 в четырехцилиндровый? Если бы вы были Cadillac примерно в 1981 году, вы представили двигатель с метким названием 8-6-4, в котором использовались соленоиды с электронным управлением для закрытия клапанов на двух или четырех цилиндрах. Это должно было повысить эффективность, скажем, при движении по шоссе. Но последовавшая за этим ненадежность и неуклюжесть были настолько печально известны, что никто не осмеливался повторить это в течение двадцати лет.

Теперь, у нескольких производителей, эта идея наконец-то работает, и она перекочевала на двигатели меньшего размера.


2012

Степень сжатия

Наука работает следующим образом: чем меньше в цилиндре двигателя вы можете сжать воздух и топливо, тем больше энергии вы получите, когда он взорвется. Объем, который может сжать поршень, и есть степень сжатия. Но производители не могут завышать степень сжатия слишком высоко, иначе смесь воспламенится сама по себе; последующий «стук» разорвет двигатель на части.

В самый разгар 1970-х, задыхаясь от смога и вынужденный бороться с неэтилированным бензином, производители построили массивные V8, которые хрипели.Этих больших парней сдерживала мучительно низкая степень сжатия — свинец, который когда-то был в бензине, предотвращал детонацию. Благодаря электронному управлению подачей топлива и лучшему пониманию контроля выбросов двигатели стали производить больше мощности при уменьшении рабочего объема.

Двигатель Mazda SKYACTIV-G 2018 года с отключением цилиндров развивает мощность 187 лошадиных сил и крутящий момент 186 Нм.

Предоставлено Мазда

В 2012 году в производство был запущен двигатель Mazda SKYACTIV-G с самой высокой степенью сжатия для серийных двигателей, поразительной 14:1 (в Америке 13:1), позволяющей извлекать энергию почти из каждой капли бензина без куча смогового оборудования.Следующее новшество Mazda подняло высокую степень сжатия на новый уровень. SKYACTIV-X использует искровое воспламенение от сжатия (SPCCI) для воспламенения воздушно-топливных смесей с минимальным количеством бензина, сочетая крутящий момент дизельного двигателя с высокими оборотами бензинового двигателя.

Даже спустя столетие, даже с альтернативными видами топлива и методами движения, двигатель внутреннего сгорания остается самой большой игрой в городе. Спустя столько времени основы не изменились. Но всегда найдется автомобильная компания, которая захочет представить что-то новое, и это постоянное совершенствование является ключом к сохранению актуальности двигателей внутреннего сгорания в ближайшие годы.

Краткая и странная история первого двигателя внутреннего сгорания

Вы когда-нибудь останавливались и думали о волшебстве, известном как двигатель вашего автомобиля? Как эта машина каким-то образом преобразует газ в энергию, достаточную для перемещения тонн металла. Что ж, все началось более века назад. До этого люди использовали пар, сжигая топливо вне двигателя.

Первая концепция двигателя внутреннего сгорания была изобретена в 1854 году. Итальянские изобретатели Барсанти и Маттеуччи создали первый чертеж, хотя он так и не был запущен в производство.Только спустя десятилетия эта концепция была применена к рабочему прототипу.

Запуск первого двигателя внутреннего сгорания

Как только этот кот был вынут из мешка, первый газовый двигатель был построен бельгийцем по имени Ленуар в 1860 году. Его двигатель представлял собой не что иное, как смешивание топлива с воздухом и его воспламенение. Ему не хватало одного важного аспекта двигателя внутреннего сгорания: давления. Без сжатия топливо сжигалось быстрее, чем могла быть использована любая мощность.

Два года спустя французский инженер по имени Рокас модернизировал двигатель внутреннего сгорания до четырехтактной системы сжатия.Его двигатель так и не пошел в производство. Только в 1876 году всемирно известный Николаус Отто изобрел свой собственный четырехтактный двигатель.

Двигатель

Otto был мощнее, эффективнее и меньше.

Четырехтактный двигатель

В этом дизайне двигателя двигатель внутреннего сгорания начинает казаться знакомым. Его основная концепция является основой конструкции современного двигателя. Процесс идет следующим образом:

Поршень движется вниз, всасывая топливо и воздух через клапан.

  1. Одновременно с закрытием клапана создается вакуум.
  2. Затем поршень поднимается вверх, создавая давление в цилиндре.
  3. Топливно-воздушная смесь воспламеняется, и поршень опускается вниз.
  4. Когда поршень возвращается обратно, клапан открывается для выхода газов.

Воспламенение топливной смеси и последующее ее воспламенение обеспечивают мощность автомобиля. Эта операция лежит в основе всех современных автомобильных двигателей.Современные топливные форсунки заменили карбюратор с последующим непосредственным впрыском.

Эволюция четырехтактного двигателя

Бывший коллега Отто, Готлиб Даймлер, в 1883 году внес решающую модернизацию в конструкцию четырехтактного двигателя. Он добавил возможность использовать бензин или бензин в качестве источника топлива. Это значительно повысило силовые возможности. Он сделал это, введя карбюратор, который значительно улучшил смесь бензина с воздухом.

Еще одно крупное усовершенствование сделал Карл Бенц.Он добавил электрическую индукционную катушку для воспламенения топлива — предшественника свечи зажигания. После этих двух доработок двигатель внутреннего сгорания взлетел.

Способность преодолевать огромный вес двигателя внутреннего сгорания означала, что вождение автомобилей станет реальностью. Конный транспорт начал заменяться автомобилями. Благодаря более легким двигателям из алюминия появятся другие крупные транспортные средства и источники энергии.

Это уступило место самолетам, танкам, подводным лодкам, моторным лодкам, генераторам и многому другому.

Современные трансформации

В начале 20-го века потребление бензина резко возросло. Двигатель внутреннего сгорания увеличил спрос с 3 миллиардов галлонов в 1919 году до 15 миллиардов всего за 10 лет. Бензин подскочил до 46 миллиардов галлонов в 1955 году и до более чем 135 миллиардов галлонов в 2002 году.

Изменилась и мировая инфраструктура. Введение шоссе соединило сельское население с городским. Автомобили в одночасье стали символом статуса, инструментом свободы и культурой.

Спорткары, маслкары, лоурайдеры и множество странных автомобилей оставили свой след в истории человечества. Современный двигатель внутреннего сгорания доведен до максимальной производительности. Интересно, представляли ли изобретатели когда-нибудь автомобили, развивающие скорость более 200 миль в час?

За пределами машины

Современный самолет был бы невозможен без первого двигателя внутреннего сгорания. Когда мы миновали старые винтовые самолеты, перед нами открылись новые возможности. Конечно, как и большинство инженерных прорывов, это распространялось и на войну.

Войны могут вестись с большой разрушительной силой. Впоследствии будут вестись войны за права на новую жизненную силу общества: нефть. Страны, которые уже располагали большими запасами нефти, получили больше власти и влияния.

Из-за этого мир стал одновременно более свободным и более опасным пространством. Эволюция двигателя также принесла больше инструментов для сельского хозяйства. Сельскохозяйственная техника сегодня может выполнять работу сотен фермеров.

Научные правила

Революционные открытия, связанные с двигателем внутреннего сгорания, помогли ученым лучше понять газы и вакуум.Свойства газов при нагревании, в вакууме и под давлением продолжают изучаться и по сей день.

Конечно, у двигателя внутреннего сгорания есть свои недостатки, что приводит к развитию альтернативной энергетики. В электромобилях используются двигатели без внутреннего сгорания, которые просто передают энергию непосредственно на карданный вал. Этот процесс не производит тепла и снижает потери энергии из-за трения в двигателе внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания, конечно, не умер. Альтернативное биотопливо и гибридные автомобили пытаются взять лучшее из обоих миров.Все это имеет решающее значение для устранения зависимости от иссякающих запасов нефти.

Более странная история

Первые версии двигателя внутреннего сгорания определенно были немного странными. Большинство ранних изобретений в прошлом были такими. Что не было странным, так это то, насколько это изобретение изменило общество, каким мы его знаем.

Эволюция человечества заключается в поиске новых источников энергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.